JP4870852B1 - 変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、駆動力発生源からの駆動力を伝達するための変形菱形構造体及びこれを用いた駆動力伝達装置を提供することを課題とする。
【手段】本発明に係る変形菱形構造体は、原動部材に与えた駆動力発生源からの駆動力を、原動部材の軸線上に設けられた従動部材へ伝達する経路中、トグル機構を介在させたことを特徴としており、具体的には、駆動力発生源から与えられた駆動力によって長手方向に上下に揺動する原動部材の運動を、原動部材の先端に連結したＬ字クランク部材を介して、Ｌ字クランク部材の端部に連結したリンク部からなるトグル機構に伝達し、原動部材の揺動運動に連動して行われるトグル機構の屈伸運動へと変換し、この屈伸運動をさらに原動部材の軸線上に設けられた従動部材の長手方向への往復運動に変換することで、駆動力を伝達することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動力発生源からの駆動力を伝達するための変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置に関する。

例えば、特許文献１のように、少ない電気エネルギーから装置を稼動させて機械的エネルギーを増大させ、これを電気エネルギーに変換し、より大きな発電量を得るための装置若しくは方法は、既に開示されている。
しかし、発生させたエネルギーを効率よく伝達できるか否かは、その装置の機構によって大きく異なるところ、本発明に係る変形菱形構造体のような機構を用いて駆動力を伝達する装置は未だ発明されていない。

特開２００８−１５７２１２号公報

本発明は、駆動力発生源からの駆動力を伝達するための変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置を提供することを課題とする。

本発明に係る変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置は、変形菱形構造体の原動部材に与えた駆動力発生源からの駆動力を、原動部材の軸線上に設けられた従動部材へ伝達する経路中、トグル機構を介在させることで伝達することを特徴としており、具体的には、駆動力発生源から受けた駆動力によって長手方向に揺動する原動部材の往復運動を、原動部材の先端に連結したＬ字クランク部材を介して、Ｌ字クランク部材の端部に連結したリンク部からなるトグル機構に伝達し、原動部材の揺動運動に連動して行われるトグル機構の屈伸運動へと変換し、この屈伸運動をさらに原動部材の軸線上に設けられた従動部材の長手方向に揺動する往復運動に変換することで、駆動力を伝達することを特徴とする。

なお、本発明における前記のトグル機構とは、原動部材の左右に、左右対称に設けられたＬ字クランク部材とリンク部とによって駆動力を伝達する機構を表現したものであり、リンク部の屈曲、伸展を繰り返す屈伸運動によって、原動部材から従動部材へと駆動力を伝達する機構を意味する。

変形菱形構造体は、本発明に係る駆動力伝達装置において、それ単体若しくは複数連結して駆動力を伝達するために用いられるものであって、長手方向に往復運動する原動部材と、左右対称に原動部材の左右に位置し、原動部材の先端と、各一端が連結された２つのＬ字クランク部材と、左右対称に原動部材の左右に位置し、各Ｌ字クランク部材の他端と各関節部において連結された、各２本のリンク部材からなる２つのリンク部と、原動部材の軸線上に設けられ、各リンク部の一端と連結され、長手方向に往復運動する従動部材と、からなる。

前記の変形菱形構造体は、
原動部材が、駆動力発生源からの駆動力を受け、進入方向へ移動するときには、
原動部材の移動と共に、原動部材の左右に位置するＬ字クランク部材が内転することによって、
Ｌ字クランク部材の他端と関節部において連結された２つのリンク部の関節部が、変形菱形構造体の内側方向に押し込まれ、リンク部が伸展し、
リンク部の原動部材側に延びているリンク部材の端部が固定されていることで、リンク部の従動部材側に連結されているリンク部材の端部が、連結されている従動部材を持ち上げて、従動部材を原動部材の移動方向と同じ方向へ移動させるように動作し、
原動部材が、進入方向へ移動した反動で、退出方向へ移動するときには、
原動部材の移動と共に、原動部材の左右に位置するＬ字クランク部材が外転することによって、
Ｌ字クランク部材の他端と関節部において連結された２つのリンク部の関節部が、変形菱形構造体の外側方向に引き戻され、リンク部が屈曲し、
リンク部の原動部材側に延びているリンク部材の端部が固定されていることで、リンク部の従動部材側に連結されているリンク部材の端部が、連結されている従動部材を引き戻して、従動部材を原動部材の移動方向と同じ方向へ移動させるように動作する。

以上のような流れで、変形菱形構造体は、原動部材が駆動力発生源からの駆動力を受け、長手方向（例えば、鉛直上下方向）に往復運動すると、この往復運動に連動して、Ｌ字クランク部材がリンク部に屈伸運動を行わせてリンク部をトグル機構として機能させ、最終的に従動部材に対して、長手方向（例えば、鉛直上下方向）に往復運動させて、従動部材に駆動力を伝達する。
このようにして行われる往復運動の結果、原動部材が最初に受けた駆動力は、従動部材に伝達されたときに増幅される。

なお、前記の駆動力発生源は、原動部材に長手方向の往復運動を行わせることができれば、どのようなものでもよい。
また、駆動力発生源から受けた駆動力を原動部材に伝える機構は、原動部材に対して長手方向に進入、退出を繰り返し行わせるものであればいずれでも良く、例えば、円形カムや直動カム等のように連続運動する機構を原動部材に連結しても良い。

また、前記の変形菱形構造体のＬ字クランク部材は、角部において固定された構造とすることもできるし、角部を固定しない構造にすることもできる。
角部を固定しない場合、Ｌ字クランク部材は、原動部材の鉛直上下方向の往復運動にしたがって、原動部材に連結する一端が上方へ移動するのと同時にＬ字クランク部材全体が上方へ移動しながら内転し、リンク部の関節部に連結するＬ字クランク部材の他端が変形菱形構造体内側へ移動して、原動部材からの駆動力をそのままリンク部へ伝達する。

また、前記の変形菱形構造体のＬ字クランク部材は、角部が直角で、角部から２辺の各端部までの長さが同一である。

本発明に係る駆動力伝達装置における変形菱形構造体は、リンク部が、関節部から原動部材側へ延びて固定されているリンク部材と、関節部から従動部材の端部へ連結しているリンク部材との２本のリンク部材からなり、２本のリンク部材が関節部によって連結されている。
リンク部は、２本のリンク部材が関節部を中心に周方向に回転するように動作して、開いたり、閉じたりする。
本発明では、リンク部の開いたり、閉じたりする動作を、伸展、屈曲と表現する。
前記の２本のリンク部材のうち、原動部材側に延びているリンク部材の端部は固定されており、従動部材側に延びているリンク部材の端部は従動部材に連結されている。
リンク部は、原動部材の左右に、左右対称に設けられ、トグル機構として屈伸運動を行って、駆動力を原動部材から従動部材へと伝達するが、この原動部材の左右に設けられたリンク部は、関節部から各リンク部材の端部までの長さを、いずれも同一で１０のｎ乗とする。
また、リンク部の端部同士を結んだ直線に対して関節部からの垂線が交差する点と関節部までの距離は、関節部から各リンク部材の端部までの長さの０．５５倍とする。
リンク部が、これらの条件を満たすとき、変形菱形構造体は効率よく駆動力を伝達することができる。

本発明に係る駆動力伝達装置における変形菱形構造体は、前記条件に加え、
動作開始時におけるリンク部の関節部内側の角度が、
｛cos^-1（５．５／１０）｝×２
の条件を満たすとき、効率よく駆動力を伝達する。

本発明に係る駆動力伝達装置における変形菱形構造体は、さらに、これらの条件に加え、
リンク部の関節部内側の角度が、
｛cos^-1（５．５／１０）｝×２
であるときを動作開始時とした場合のリンク部の各関節部の水平方向への可動範囲が、
動作開始時における各関節部の位置を始点とした場合、各関節部の水平方向への可動範囲が始点から変形菱形構造体内側方向に各２ｃｍ以内のとき、最も効率よく駆動力を伝達する。
つまり、原動部材が進入方向に２ｃｍ移動すると、リンク部の各関節部が変形菱形構造体の内側方向に各２ｃｍ移動し、従動部材が原動部材の移動方向と同じ方向に２ｃｍ移動し、
原動部材が退出方向に２ｃｍ移動すると、リンク部の各関節部が変形菱形構造体の外側方向に各２ｃｍ移動し、従動部材が原動部材の移動方向と同じ方向に２ｃｍ移動する。

また、本発明に係る駆動力伝達装置は、変形菱形構造体を上下対称に隣接するように複数連結し、複数の変形菱形構造体が連続して動作することで、最初の変形菱形構造体が受けた駆動力を、連結された変形菱形構造体を介して伝達する。
変形菱形構造体を複数連結することで、単体で駆動力を伝達するよりも、更に大きな駆動力に増幅することができる。

変形菱形構造体同士を交互に上下対称に隣接するように複数連結して構成される駆動力伝達装置は、隣接する変形菱形構造体同士が、固定型Ｌ字クランク部材と直動カムとを介して、交互に上下対称となるように複数隣接して連結される。

この場合の駆動力伝達装置における最初の変形菱形構造体を第１変形菱形構造体といい、第１変形菱形構造体と上下対称に隣接する変形菱形構造体を第２変形菱形構造体といい、さらに隣接する構造体を第３・・・などと便宜的に表現すると、
本発明に係る駆動力伝達装置は、
第１変形菱形構造体の従動部材が同一軸線上にある第１原動部材側と反対の方向へ移動するときには、
第１変形菱形構造体の従動部材の端部と一端が連結されている固定型Ｌ字クランク部材が固定された角部において回転し、
固定型Ｌ字クランク部材の他端と連結されている直動カムが第１変形菱形構造体の従動部材側に引き寄せられることで、
直動カムに設けられた傾斜面に当接する第２変形菱形構造体の原動部材を同一軸線上にある第２変形菱形構造体の従動部材側へ移動させるように動作し、
第１変形菱形構造体の従動部材が同一軸線上にある第１変形菱形構造体の原動部材側の方向へ移動するときには、
第１変形菱形構造体の従動部材の端部と一端が連結されている固定型Ｌ字クランク部材が固定された角部において回転し、
固定型Ｌ字クランク部材の他端と連結されている直動カムが第１変形菱形構造体の従動部材側と反対の方向へ押されることで、
直動カムに設けられた傾斜面に当接する第２変形菱形構造体の原動部材を同一軸線上にある第２変形菱形構造体の従動部材側と反対の方向へ移動させるように動作し、
第１変形菱形構造体に隣接する第２変形菱形構造体以下も、これと同様に動作する。

本発明に係る駆動力伝達装置は、
複数の変形菱形構造体が連結される部分において、駆動力伝達のロスが生じないように、
前記の直動カムの、変形菱形構造体の原動部材と当接する傾斜面における傾斜角を４５度とする。
これは、直動カムが移動する距離と、直動カムの動きに合わせて直動カムの傾斜面に当接する原動部材が移動する距離とを同じにするためである。

また、駆動力伝達装置は、
変形菱形構造体同士を交互に上下対称に隣接するように複数連結して構成される駆動力伝達装置とは別の構成として、
変形菱形構造体を原動部材の同一軸線上に直列状態で複数連結することもできるし、原動部材の軸線方向と直行する水平方向に変形菱形構造体を同一姿勢で複数併設することもできる。

変形菱形構造体を原動部材の同一軸線上に直列状態で複数連結するとは、第１変形菱形構造体の従属部材が第２変形菱形構造体の原動部材と連結した状態や、第１変形菱形構造体の従属部材と第２変形菱形構造体の原動部材とが同一部材として形成されている状態を意味する。
例えば、第１変形菱形構造体の鉛直上方向に第２変形菱形構造体が設けられ、第１変形菱形構造体の従属部材と第２変形菱形構造体の原動部材とが連結されている場合、第１変形菱形構造体の従動部材の鉛直上下方向の往復運動が、そのまま第２変形菱形構造体の原動部材の鉛直上下方向の往復運動として伝達するし、第１変形菱形構造体の従属部材と第２変形菱形構造体の原動部材とが同一部材として形成されている場合、第１変形菱形構造体の従動部材は第２変形菱形構造体の原動部材として鉛直上下方向に往復運動することになる。

変形菱形構造体を原動部材の軸線方向と直行する水平方向に同一姿勢で複数併設するとは、変形菱形構造体を正面から見た場合に、横方向に左右方向に複数の変形菱形構造体が同一姿勢で隣接するように併設された状態や、変形菱形構造体を正面から見た場合に、変形菱形構造体の奥行き方向に複数の変形菱形構造体が同一姿勢で隣接して併設された状態のほか、左右方向と奥行き方向とを複合して併設された状態などを意味する。
これらの水平方向に複数の変形菱形構造体が併設された装置は、幾つかの変形菱形構造体が１つの単位として、若しくは全ての変形菱形構造体が同じ動作をするように、例えば、各原動部材の端部と各従動部材の端部とをそれぞれ連結し、１乃至複数の駆動源で駆動させて各変形菱形構造体の運動を同期させることもできるし、変形菱形構造体同士は連結せず、各変形菱形構造体を独立して動作させることもできる。
例えば、奥行き方向に２つの変形菱形構造体が併設されて、各変形菱形構造体の原動部材の往復運動が交互に行われるようにした場合、各変形菱形構造体の従動部材の先端に円形カム等を連結し、従動部材の往復運動によって円形カム等が回転することで、往復運動を回転運動に変換することができる。

本発明の変形菱形構造体及びこれを用いた駆動力伝達装置によれば、駆動力を伝達する過程で駆動力を増幅させることができる。

変形菱形構造体の動作開始時における正面概略図である。 駆動力伝達装置の概略構成図である。

図１は、変形菱形構造体の動作開始時における正面概略図である。
変形菱形構造体は、鉛直上下方向に揺動して往復運動する原動部材１と、左右対称に原動部材１の左右に位置し、原動部材１の先端と各一端が連結された２つのＬ字クランク部材２と、左右対称に原動部材１の左右に位置し、Ｌ字クランク部材２の各他端と各関節部３ａが連結された２つのリンク部３と、原動部材１の軸線上に設けられ、リンク部３の各一端と連結された従動部材４とからなる。
原動部材１は、鉛直上下方向にスライドするように揺動し、往復運動を行う。
原動部材１の先端には、短棒７を介して、Ｌ字クランク部材２が連結されている。
Ｌ字クランク部材２は、原動部材１の左右に、左右対称に設けられている。
Ｌ字クランク部材２の角部２ａは、直角で固定されている。
Ｌ字クランク部材２の２辺の長さは同一である。
Ｌ字クランク部材２の他端には、リンク部３が連結されている。
リンク部３は、関節部３ａから原動部材１側に延びているリンク部材３ｂと、関節部３ａから従動部材４側に延びているリンク部材３ｃとの２本のリンク部材からなり、２本のリンク部材（３ｂ、３ｃ）が関節部３ａにおいて連結されている。
リンク部３は、原動部材１の左右に、左右対称にパンタグラフ様に設けられている。
リンク部３は、各２本のリンク部材（３ｂ、３ｃ）が関節部３ａを中心に周方向に回転するように開いたり、閉じたりする動作をする。
例えば、２本のリンク部材（３ｂ、３ｃ）の成す角度が小さいとリンク部３が屈曲し、２本のリンク部材（３ｂ、３ｃ）の成す角度が大きいとリンク部３が伸展する屈伸運動を行う。
２本のリンク部材（３ｂ、３ｃ）のうち、原動部材１側に延びているリンク部材３ｂの先端は固定されており、従動部材４側に延びているリンク部材３ｃは先端で短棒７を介して従動部材４に連結されている。
そのため、リンク部３が伸展すると、従動部材４は鉛直上方向に持ち上げられ、リンク部３が屈曲すると、従動部材４は鉛直下方向に引き戻される。
従動部材４は、原動部材１の先端から少し離れた位置に、原動部材１の軸線上に設けられている。
従動部材４は、原動部材１同様に、鉛直上下方向にスライドするように揺動し、往復運動を行う。

図２は、駆動力伝達装置の概略構成図である。
駆動力伝達装置は、前記の変形菱形構造体が交互に上下対称となるように複数隣接して連結されている。
隣接する変形菱形構造体同士は、固定型Ｌ字クランク部材５と直動カム６とを介して連結されている。
以下、最初の変形菱形構造体を「第１変形菱形構造体」、隣接する変形菱形構造体を、順に「第２変形菱形構造体」、「第３変形菱形構造体」などという。
第１変形菱形構造体１０の従動部材４の先端は、固定型Ｌ字クランク部材５に連結されている。
固定型Ｌ字クランク部材５の２辺の長さは同一である。
固定型Ｌ字クランク部材５は、角部５ａが直角で固定されているため、従動部材４の往復運動にしたがって、角部５ａを支点として周方向に回転する。
固定型Ｌ字クランク部材５は、直動カム６に連結されており、直動カム６は、固定型Ｌ字クランク部材５の回転に伴って、軸線方向（水平方向）に揺動し、往復運動を行う。
直動カム６は、傾斜面において、第１変形菱形構造体と上下対称に隣接する第２変形菱形構造体２０の原動部材１の端部と当接している。
第２変形菱形構造体２０の原動部材１は、直動カム６の水平方向の往復運動に連動して、鉛直上下方向に往復運動を行う。
このようにして、第２変形菱形構造体２０からの駆動力は、第３変形菱形構造体３０へと伝達される。
第２変形菱形構造体２０を含む第ｎ変形菱形構造体の構成は、前記した変形菱形構造体と同様である。

以上のように複数の変形菱形構造体が連結された駆動力伝達装置は、バッテリー等によって発生させた駆動力を受けて、次のように動作する。

最初に、第１変形菱形構造体１０の原動部材１が駆動力発生源からの駆動力を受けて鉛直上方向へ移動する。
図２では、第１変形菱形構造体の原動部材に対して鉛直上下方向の往復運動を行わせるために円形カムを使用しているが、直動カムやその他の機構を用いることもできる。
原動部材１の移動と共に、原動部材１の左右に位置する各Ｌ字クランク部材２が内転する。
これによって、原動部材１の左右に位置するリンク部３の各関節部３ａが内側に押し込まれて各リンク部３が伸展する。
各リンク部３の原動部材１側に延びているリンク部材３ｂの先端が固定されていることで、各リンク部３の従動部材４側に延びているリンク部材３ｃの先端が、連結されている従動部材４を鉛直上方向に持ち上げ、従動部材４を鉛直上方向へ移動させるように動作する。
この第１変形菱形構造体１０の動作に合わせて、第１変形菱形構造体１０の従動部材４の端部と一端が連結されている固定型Ｌ字クランク部材５が、固定されている角部５ａを支点として回転する。
これによって、固定型Ｌ字クランク部材５の他端と連結されている直動カム６が第１変形菱形構造体１０の従動部材４側に引き寄せられ、直動カム６の傾斜面に当接する第２変形菱形構造体２０の原動部材１を鉛直下方向へ移動させるように動作する。

反対に、第１変形菱形構造体１０の原動部材１が鉛直下方向へ移動するときには、原動部材１の移動と共に、原動部材１の左右に位置する各Ｌ字クランク部材２が外転する。
これによって、原動部材１の左右に位置するリンク部３の各関節部３ａが外側に引き戻されて各リンク部３が屈曲する。
各リンク部３の原動部材１側に延びているリンク部材３ｂの先端が固定されていることで、各リンク部３の従動部材４側に延びているリンク部材３ｃの先端が、連結されている従動部材４を鉛直下方向に引き戻し、従動部材４を鉛直下方向へ移動させるように動作する。
この第１変形菱形構造体１０の動作に合わせて、第１変形菱形構造体１０の従動部材４の端部と一端が連結されている固定型Ｌ字クランク部材５が、固定されている角部５ａを支点として回転する。
これによって、固定型Ｌ字クランク部材５の他端と連結されている直動カム６が第１変形菱形構造体１０の従動部材４側とは反対の方向へ押されることで、直動カム６の傾斜面に当接する第２変形菱形構造体２０の原動部材１を鉛直上方向へ移動させるように動作する。

駆動力伝達装置を構成する各変形菱形構造体が以上の動作をすることで、第１変形菱形構造体１０から第２変形菱形構造体２０、さらに第２変形菱形構造体２０から第３変形菱形構造体３０・・・へ駆動力が伝達される。
なお、最も効率よく駆動力を伝達することができるのは、リンク部３の原動部材１側へ延びて固定されているリンク部材３ｂの関節部３ａから端部までの長さと、リンク部３の従動部材４側へ延びているリンク部材３ｃの関節部３ａから端部までの長さが、いずれも同一で１０のｎ乗であり、
各リンク部材（３ｂ、３ｃ）の端部同士を結んだ直線に対して関節部３ａからの垂線が交差する点から関節部３ａまでの距離が、関節部３ａから各リンク部材（３ｂ、３ｃ）の端部までの長さの０．５５倍のときであるが、本実施例では、リンク部３の関節部３ａから各リンク部材（３ｂ、３ｃ）の端部までの長さをいずれも１００ｃｍとし、各リンク部材（３ｂ、３ｃ）の端部同士を結んだ直線に対して関節部３ａからの垂線が交差する点から関節部３ａまでの距離を、５５ｃｍとしている。
なお、各変形菱形構造体の動作開始時におけるリンク部３の関節部３ａの内側の角度は、｛cos^-1（5.5／10）｝×２＝113.265974061536度である。

また、各変形菱形構造体のリンク部３の各関節部３ａが水平方向へ移動する範囲は、各変形菱形構造体の動作開始時（原動部材の下端が最も鉛直下方向に位置している状態）における各関節部３ａの位置を始点とした場合、各始点から変形菱形構造体の内側方向に２ｃｍ以内である。
各関節部３ａが２ｃｍの範囲内で移動するようにリンク部３が屈伸運動をして各変形菱形構造体が動作することで、第１変形菱形構造体１０の原動部材１が鉛直上方向（鉛直下方向）に２ｃｍ移動したとき、第１変形菱形構造体１０の従動部材４も同一方向へ２ｃｍ移動し、さらに、第２変形菱形構造体２０の原動部材１が鉛直下方向（鉛直上方向）に２ｃｍ移動し、第２変形菱形構造体２０の従動部材４も同一方向へ２ｃｍ移動し、第３変形菱形構造体、第ｎ変形菱形構造体も同様に動作し、駆動力が伝達される。

なお、このときの直動カム６の、変形菱形構造体の原動部材と当接する傾斜面における傾斜角は４５度である。
これは、直動カム６が移動する距離と、直動カム６の動きに合わせて直動カム６の傾斜面に当接する原動部材１が移動する距離とを同じにするためである。
つまり、直動カム６が第１変形菱形構造体１０の従動部材４側へ２ｃｍ移動するとき、第２変形菱形構造体２０の原動部材１は、鉛直下方向へ２ｃｍ移動する。
このように、全ての変形菱形構造体が２ｃｍの範囲で移動して、駆動力を伝達する。
また、直動カム６に当接する原動部材１の端部にはベアリングが設けられていることで、直動カム６の水平方向の揺動運動に連動して、極めて少ない摩擦力で原動部材１が鉛直上下方向に揺動運動し、駆動力を伝達する。

以上の実施例において、直動カム６を介した連結部分における駆動力伝達のロス及び装置全体において摩擦抗力が生じないと仮定すると、第３変形菱形構造体の従動部材先端に３ｋｇの重りを載せて本装置に負荷をかけた場合、第１〜３変形菱形構造体の各原動部材が鉛直上方向に２ｃｍ移動する際の動作開始時に受ける負荷は、第３変形菱形構造体≒１．１６７、第２変形菱形構造体≒０．４５４、第１変形菱形構造体≒０．１７６となり、各変形菱形構造体が受ける負荷が軽減されていく。

本発明に係る駆動力伝達装置の別の実施例として、複数の変形菱形構造体を鉛直方向の同一軸線上で直列状態に連結することもできる。
この場合、第１変形菱形構造体の従属部材による鉛直上下方向の往復運動がそのまま第２変形菱形構造体の原動部材による鉛直上下方向の往復運動として動作する。
例えば、第１変形菱形構造体の鉛直上方向に第２変形菱形構造体が設けられ、第１変形菱形構造体の従属部材と第２変形菱形構造体の原動部材とが連結されている場合は、第１変形菱形構造体の従動部材の鉛直上下方向の往復運動が、そのまま第２変形菱形構造体の原動部材の鉛直上下方向の往復運動として伝達するし、第１変形菱形構造体の従属部材と第２変形菱形構造体の原動部材とが同一部材として形成されている場合は、第１変形菱形構造体の従動部材は第２変形菱形構造体の原動部材として鉛直上下方向に往復運動する。

なお、本発明に係る駆動力伝達装置のさらに別の実施例として、複数の変形菱形構造体を水平方向に隣接して併設することもできる。
例えば、変形菱形構造体を正面から見た場合に、変形菱形構造体の左右方向に複数の変形菱形構造体が同一姿勢で隣接するように併設したり、変形菱形構造体を正面から見た場合に、変形菱形構造体の奥行き方向に複数の変形菱形構造体が同一姿勢で隣接して併設することができ、また、左右方向と奥行き方向とを複合させて併設することもできる。
さらに、これらの場合に、同一姿勢で隣接するように併設するのではなく、前記実施例のように、隣接する変形菱形構造体同士が交互に上下対称に併設することもできる。
これらの水平方向に複数の変形菱形構造体が併設された装置は、幾つかの変形菱形構造体が１つの単位として、若しくは全ての変形菱形構造体が同じ動作をするように、例えば、各原動部材の端部と各従動部材の端部とをそれぞれ連結し、１乃至複数の駆動源で駆動させて各変形菱形構造体の運動を同期させることもできるし、変形菱形構造体同士は連結せず、各変形菱形構造体を独立して動作させることもできる。
例えば、奥行き方向に２つの変形菱形構造体が併設されて、各変形菱形構造体の原動部材の往復運動が交互に行われるようにした場合、各変形菱形構造体の従動部材の先端に円形カム等を連結し、従動部材の往復運動によって円形カム等が回転することで、往復運動を回転運動に変換することができる。

発展的には、本発明に係る変形菱形構造体及び駆動力伝達装置によって、大きな機械的エネルギーを得ることができるため、駆動力を発生させる動力源として使用するバッテリーの使用電力量以上の電力を発生させ、バッテリーに電力を還元供給して持続的に稼動することも可能となる。

１ 原動部材
２ Ｌ字クランク部材
２ａ Ｌ字クランク部材の角部
３ リンク部
３ａ リンク部の関節部
３ｂ 原動部材側に延びているリンク部材
３ｃ 従動部材側に延びているリンク部材
４ 従動部材
５ 固定型Ｌ字クランク部材
５ａ 固定型Ｌ字クランク部材の角部
６ 直動カム
７ 短棒
１０ 第１変形菱形構造体
２０ 第２変形菱形構造体
３０ 第３変形菱形構造体

Claims (7)

1. 長手方向に往復運動する原動部材と、
   左右対称に原動部材の左右に位置し、原動部材の先端と、各一端が連結された２つのＬ字クランク部材と、
   左右対称に原動部材の左右に位置し、各Ｌ字クランク部材の他端と各関節部において連結された、各２本のリンク部材からなる２つのリンク部と、
   原動部材の軸線上に設けられ、各リンク部の一端と連結され、長手方向に往復運動する従動部材と、
   からなり、
   原動部材が進入方向へ移動するときには、
   原動部材の移動と共に、原動部材の左右に位置するＬ字クランク部材が内転することによって、
   原動部材の左右に位置するリンク部の各関節部が内側に押し込まれてリンク部が伸展し、
   リンク部の各他端が固定されていることで、リンク部の各一端が、連結されている従動部材を持ち上げて従動部材を原動部材の移動方向と同じ方向へ移動させるように動作し、
   原動部材が退出方向へ移動するときには、
   原動部材の移動と共に、原動部材の左右に位置するＬ字クランク部材が外転することによって、
   原動部材の左右に位置するリンク部の各関節部が外側に引き戻されてリンク部が屈曲し、
   リンク部の各他端が固定されていることで、リンク部の各一端が、連結されている従動部材を引き戻して従動部材を原動部材の移動方向と同じ方向へ移動させるように動作する変形菱形構造体が、
   固定型Ｌ字クランク部材と直動カムとを介して、交互に上下対称となるように複数隣接して連結され、
   第１変形菱形構造体の従動部材が同一軸線上にある第１変形菱形構造体の原動部材側と反対の方向へ移動するときには、
   第１変形菱形構造体の従動部材の端部と一端が連結されている固定型Ｌ字クランク部材が固定された角部において回転し、
   固定型Ｌ字クランク部材の他端と連結されている直動カムが第１変形菱形構造体の従動部材側に引き寄せられることで、
   直動カムに設けられた傾斜面に当接する第２変形菱形構造体の原動部材を同一軸線上にある第２変形菱形構造体の従動部材側へ移動させるように動作し、
   第１変形菱形構造体の従動部材が同一軸線上にある第１変形菱形構造体の原動部材側の方向へ移動するときには、
   第１変形菱形構造体の従動部材の端部と一端が連結されている固定型Ｌ字クランク部材が固定された角部において回転し、
   固定型Ｌ字クランク部材の他端と連結されている直動カムが第１変形菱形構造体の従動部材側と反対の方向へ押されることで、
   直動カムに設けられた傾斜面に当接する第２変形菱形構造体の原動部材を同一軸線上にある第２変形菱形構造体の従動部材側と反対の方向へ移動させるように動作し、
   第１変形菱形構造体に隣接する第２変形菱形構造体以下も、これと同様に動作する
   ことを特徴とする変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置。
2. 前記の変形菱形構造体におけるＬ字クランク部材は、
   角部において固定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置。
3. 前記の変形菱形構造体におけるＬ字クランク部材は、
   角部から各端部までの長さが同一である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置。
4. 前記の変形菱形構造体におけるリンク部は、
   原動部材側に延びて固定されているリンク部材における関節部から端部までの長さと、
   従動部材の端部に連結しているリンク部材における関節部から端部までの長さとが、
   いずれも同一で１０のｎ乗の長さであり、
   前記各リンク部材の端部同士を結んだ直線に対して関節部からの垂線が交差する点と関節部との距離が、関節部から前記各リンク部材の端部までの長さの０．５５倍である
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置。
5. 前記の変形菱形構造体におけるリンク部は、
   原動部材側に延びて固定されているリンク部材における関節部から端部までの長さと、
   従動部材の端部に連結しているリンク部材における関節部から端部までの長さとが、
   いずれも同一で１０のｎ乗の長さであり、
   前記各リンク部材の端部同士を結んだ直線に対して関節部からの垂線が交差する点と関節部との距離が、関節部から前記各リンク部材の端部までの長さの０．５５倍であり、
   前記の変形菱形構造体の動作開始時における、リンク部の関節部内側の角度が
   ｛cos^-1（５．５／１０）｝×２
   であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置。
6. 前記の変形菱形構造体におけるリンク部は、
   原動部材側に延びて固定されているリンク部材における関節部から端部までの長さと、
   従動部材の端部に連結しているリンク部材における関節部から端部までの長さとが、
   いずれも同一で１０のｎ乗の長さであり、
   前記各リンク部材の端部同士を結んだ直線に対して関節部からの垂線が交差する点と関節部との距離が、関節部から前記各リンク部材の端部までの長さの０．５５倍であり、
   前記リンク部の各関節部内側の角度が、
   ｛cos^-1（５．５／１０）｝×２
   であるときを前記変形菱形構造体の動作開始時とした場合におけるリンク部の各関節部の水平方向への可動範囲が、
   前記動作開始時における各関節部の位置を始点とした場合、始点から変形菱形構造体の内側方向に各２ｃｍ以内である
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置。
7. 前記の直動カムの、前記の変形菱形構造体の原動部材と当接する傾斜面における傾斜角は、
   ４５度である
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の変形菱形構造体を用いた駆動力伝達装置。